namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»nami-120Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTЭнергоотдача неплоских батарей фотоэлектрических преобразователейEnergy efficiency of photoelectric converters of non-planar batteriesКозловВ. Н.KozlovV. N.

аспирант, главный специалист

г. Москва 125438

postgraduate, chief specialist

Moscow 125438

v.kozlov@nami.ruГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation201913072020043845Copyright © Козлов В.Н., 20202020Козлов В.Н.Kozlov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/120Введение

Введение. В данной статье рассматривается снижение энергоотдачи батарей фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), применяемых в электромобилях и автомобилях, как вопрос проектирования батарей ФЭП одного из видов перспективных экологически чистых автотранспортных средств с электроприводом.

Цель исследования – постановка проблемы снижения энергоотдачи неплоских батарей ФЭП по сравнению с плоскими.

Методология и методы

Методология и методы. Материал статьи – итог аналитического исследования взаимодействия электрических параметров ФЭП как между собой при соединении в батарею, так и с геометрией поверхности батареи ФЭП.

Результатом работы является техническое решение использования для уменьшения потерь мощности в неплоских ФЭП матрицы байпасных диодов и выводы о необходимости разработки методики расчёта и мер по снижению потерь в неплоских батареях ФЭП.

К научной новизне статьи следует отнести рассмотрение с новой точки зрения вопроса энергоотдачи ФЭП при соединении их в батарею с учётом взаимодействия конструктивных особенностей автомобилей (батарея ФЭП должна быть неплоской) и электрических параметров ФЭП (токов, напряжений и вольт-амперных характеристик отдельных ячеек ФЭП) при соблюдении специфики транспортного средства (требуется максимальная энергоотдача батареи ФЭП при ограниченных габаритах). Аналитически и численно рассматриваются различные пути снижения потерь энергии в батареях ФЭП и схемы соединений ФЭП в батареи с учётом вышеописанных взаимодействий.

Практическая значимость данного аналитического исследования заключается в применении рассмотренных в статье вопросов и технических решений в разработках электромобилей и других автономных устройств с неплоскими батареями ФЭП.

Introduction. This article discusses the reduction in the energy output of batteries of photoelectric converters (PEC) used in electric vehicles and cars as a matter of designing PEC batteries for one of the promising environmentally friendly electric vehicles types.

The purpose of the study was to put forward the problem of reducing the non-planar solar cells energy output compared to flat batteries.

Methodology and research methods. The article has been the result of an analytical study of the electric parameters interaction when connected to the battery as well as to the photoelectric converter surface geometry.

The result of the work has been a technical solution to use bypass diode arrays to reduce power losses in non-flat PECs and includes the conclusions about the need to develop calculation methods and measures to reduce losses in non-flat PEC batteries.

The scientific novelty of the article comprises the consideration of the energy efficiency of solar cells when connected to the battery from a new viewpoint, taking into account the interaction of the design features of the vehicles (the solar cell should be non-planar), the solar cell electric parameters (currents, voltages and current-voltage characteristics of individual cells of the solar cells) as well as specific characteristics of the vehicle (maximum power consumption of the solar cell battery required for limited dimensions). Various ways of reducing energy losses in PEC batteries and schemes for connecting PECs to batteries, taking into account the above interactions, are considered analytically and numerically.

The practical significance of the analytical study is the application of the analysed issues and technical solutions to the development of electric vehicles and other autonomous devices with non-flat solar cells batteries.

электромобильфотоэлектрический преобразователь (ФЭП)батарея ФЭПвольт-амперная характеристикаelectric vehiclephotoelectric converter (PEC)PEC batterycurrent-voltage characteristicReferencesСайкин А.М., Карпухин К.Е., Переладов А.С., Ендачёв Д.В., Теренченко А.С. Особенности создания перспективного экологически чистого беспилотного транспортного средства на электротяге / Беспилотные транспортные средства: проблемы и перспективы: матер. 94-й междунар. науч.-техн. конф. – Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2016. – С. 44–52.Saykin A.M., Karpukhin K.E., Pereladov A.S., Endachev D.V., Terenchenko A.S. [Features of creating a promising environmentally friendly unmanned electric vehicle]. [Unmanned vehicles: problems and prospects: papers of 94th international scientific and technical conf.]. Nizhny Novgorod, NSTU named after R.E. Alekseeva Publ., 2016, pp. 44–52. (In Russian)Бахмутов С.В., Гайсин С.В., Карпухин К.Е., Теренченко А.С., Курмаев Р.Х., Зиновьев Е.В. Способ повышения энергоэффективности электромобильного транспорта // Журнал автомобильных инженеров. 2015. – № 4 (93). – С. 4–10.Bakhmutov S.V., Gaysin S.V., Karpukhin K.E., Terenchenko A.S., Kurmaev R.Kh., Zinov’ev E.V. [Method for increase of energy efficiency of electromobile transport]. Zhurnal avtomobil’nykh inzhenerov, 2015, no. 4 (93), pp. 4–10. (In Russian)Бахмутов С.В., Карпухин К.Е. «Чистые» автомобили: направления реализации и достигаемые результаты // Журнал автомобильных инженеров. – 2012. № 6 (77). – С. 51–54.Bakhmutov S.V., Karpukhin K.E. [“Pure” cars: the directions of realization and reached results]. Zhurnal avtomobil’nykh inzhenerov, 2012, no. 6 (77), pp. 51–54. (In Russian)Козлов В.Н., Колбасов А.Ф. О проблеме энергоёмкости системы хранения и накопления электроэнергии в беспилотных транспортных средствах на электротяге // Труды НАМИ. – 2018. – № 2 (273). – С. 35–40.Kozlov V.N., Kolbasov A.F. [The energy storage capacity problem and accumulation of electric power in electric traction unmanned vehicles]. Trudy NAMI, 2018, no. 2 (273), pp. 35–40. (In Russian)Karpukhin K.E., Terenchenko A.S., Kolbasov A.F., Kondrashov V.N. Using Photoelectric Converters in Road Transport in order to improve Energy Efficiency in Russia // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. – 2017. – Vol. 8. – No. 10. – P. 529–534.Karpukhin K.E., Terenchenko A.S., Kolbasov A.F., Kondrashov V.N. Using Photoelectric Converters in Road Transport in order to improve Energy Efficiency in Russia. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 2017, vol. 8, no. 10, pp. 529–534.Solar power / Safari Books Online. URL: https://www.oreilly.com/library/view/powering-thefuture/9780137083602/ch07.html (дата обращения: 11.04.2019).Solar power. Safari Books Online. Available at: https://www.oreilly.com/library/view/powering-the-future/9780137083602/ch07.html (accessed 11 April 2019).Галущак В.С., Атрашенко О.С., Хавроничев С.В., Донченко А.М. Светодиодный уличный фонарь с цилиндрической солнечной батареей / Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики: материалы XII Всероссийской научно-технической конференции с международным участием в рамках III Всероссийского светотехнического форума с международным участием. Ответственный редактор О.Е. Железникова. – Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва, 2015. – С. 33–38.Galushchak V.S., Atrashenko O.S., Khavronichev S.V., Donchenko A.M. [LED street lamp with a cylindrical solar battery]. [Problems and prospects for the development of domestic lighting, electrical engineering and energy: materials of the 12 All-Russian Scientific and Technical Conference with international participation in the 3 All-Russian Lighting Forum with international participation. Executive editor O.E. Zheleznikova]. Mordovian State University named after N.P. Ogaryova Publ., 2015, pp. 33–38. (In Russian)Go K., Hirano T., Miyoshi T. and Sato D. Development Solar charging system of Vehicle // SAE Int. J. Passeng. Cars – Electron. Electr. Syst., 10(2):2017. DOI: 10.4271/2017-01-1598.Go K., Hirano T., Miyoshi T. and Sato D. Development Solar charging system of vehicle. SAE Int. J. Passeng. Cars – Electron. Electr. Syst., 10(2):2017, DOI:10.4271/2017-01-1598.Urabe S., Kimura K., Kudo Y. and Sato A. Effectiveness and Issues of Automotive Electric Power Generating System Using Solar Modules // SAE Technical Paper, 2016-01-1266, 2016. – DOI: 10.4271/2016-011266.Urabe S., Kimura K., Kudo Y. and Sato A. Effectiveness and Issues of Automotive Electric Power Generating System Using Solar Modules. SAE Technical Paper, 2016-01-1266, 2016, DOI: 10.4271/2016-01-1266.Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 360 с.Raushenbakh G. [Handbook of designing solar cells: translate from English]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1983. 360 p. (In Russian)80SQ045N Axial Lead Rectifier. URL: https://static.chipdip.ru/lib/583/DOC001583538.pdf (дата обращения: 15.11.2018).80SQ045N Axial Lead Rectifier. Available at: https://static.chipdip.ru/lib/583/DOC001583538.pdf (accessed 15 November 2018).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.